Auf einen Abstecher ins All

Am 23. Januar 2016 haben fünf Experimente deutscher Wissenschaftler an Bord einer TEXUS-Forschungs­rakete des Deutschen Zentrums für Luft- und Raum­fahrt (DLR) einen „kurzen Abstecher" in die Schwere­losig­keit gemacht: Rund sechs Minuten lang konnten die Versuche aus Biologie, Physik und Material­forschung ohne den Einfluss irdischer Schwerkraft ablaufen. Die Experimente sollen unter anderem dazu beitragen, Fragen aus der Krebsforschung zu beantworten und Solar­zellen zu optimieren. Die TEXUS-53-Rakete war um 9.30 Uhr vom Raumfahrt­zentrum Esrange bei Kiruna in Nordschweden gestartet und hatte die Experimente in eine Höhe von 253 Kilometern getragen.

Den Mechanismen, die in Krebszellen ablaufen, wollen Forscher der Universität Magdeburg auf die Spur kommen. In Ihrem Experiment THYROID untersuchen sie daher den Einfluss der Schwere­losigkeit auf isolierte menschliche Schild­drüsen-Krebszellen. „Mit den Ergebnissen wird es für uns noch besser möglich sein, frühe Genveränderungen zu erfassen und deren Bedeutung für den Stoffwechsel in den Zellen  abzuschätzen", erklärt Projektleiterin Daniela Grimm. Frühere Experimente in Schwerelosigkeit hatten bereits bewiesen, dass kurze Phasen der Schwerelosigkeit sowohl die Struktur als auch die Gene der Zellen beeinflussen. Außerdem scheint Langzeit-Schwerelosigkeit in der Lage zu sein, Änderungen beim Zellwachstum hervorzurufen und die Bösartigkeit dieser Zellen abzumildern. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Forschung an Krebs­zellen unter Schwere­losigkeit neue Erkenntnisse ermöglicht, die bei der Entwicklung von neuen Ansätzen für Anti­krebs-Wirk­stoffe hilfreich sein können. Auf dem TEXUS-53-Flug wollen die Wissenschaftler vor allem die Gene und Proteine der Krebs­zellen detailliert bestimmen.

Ob die Solarenergie zukünftig eine wachsende Rolle bei der globalen Energie­gewinnung spielen kann, hängt neben den Speicher­möglich­keiten vor allem von der Effizienz und Qualität der einzelnen Solarzellen ab. Diese zu optimieren, ist Ziel des Experiments von Forschern des Fraun­hofer-Instituts für Integrierte Systeme und Bau­elemente-Technologie (IISB) in Erlangen und der Universität Freiburg. „ParSiWal-2" (Bestimmung der kritischen Einfang­geschwindig­keit von Partikeln bei der gerichteten Erstarrung von Solar­silizium im Weltall) untersucht den unerwünschten Einbau von Silizium­nitrid-Partikeln, der bei der Kristallisation von Silizium­kristallen auftreten kann. Da dieser Einbau die Qualität der Solarzellen mindert, gilt es herauszufinden, wie sich dies bei der Produktion zukünftig vermeiden lässt. Bereits auf dem Flug von TEXUS 51 im April 2015 hatten die Wissenschaftler mit dem Vorläufer­experiment ParSiWal den Einbau von Silizium­karbid-Partikeln erfolgreich untersucht.

Optische Laser werden bereits in vielen Forschungs­bereichen angewendet, etwa in der Klimaforschung, um Spurengase in der Atmosphäre aufzuspüren, oder in der Astrophysik. Beim Experiment „FOKUS-1B" (Faser­laser-basierter optischer Kamm­generator unter Schwere­losigkeit) wird ein am Max-Planck Institut für Quantenoptik entwickelter optischer Laser (Frequenzkamm) auf seine Anwendungs­fähigkeit in der Raumfahrt getestet.

Im KALEXUS-Experiment (Kalium-Laser-Experimente unter Schwere­losigkeit) der Universität Berlin haben die Wissenschaftler die Eigenschaften spezieller miniaturisierter Lasersysteme (ECDL) zur Kalium-Spektro­skopie untersucht. Im Experiment soll getestet werden, ob diese Technologie auch auf Raketenflügen angewendet werden kann. Dies ist ein wichtiger Schritt im Hinblick auf den Einsatz bei zukünftigen Weltraummissionen.

Wie nehmen Lebewesen Schwerelosigkeit wahr? Dieser Frage geht das Experiment CAMELEON von Wissenschaftlern der Universität Tübingen nach. Dazu messen sie in einer Modellpflanze, der Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana), den Gehalt von Kalzium-Ionen während des TEXUS-Fluges. Pflanzen nutzen Calcium, Signalketten, zum Beispiel bei der Wahrnehmung von Schwerkraft bzw. Schwere­losigkeit. Aus früheren Untersuchungen auf Parabelflügen ist bekannt, dass unter Schwere­losigkeit bereits nach wenigen Sekunden eine Zunahme des Kalzium­gehaltes auftritt und über zwanzig Sekunden zu beobachten ist. Da auf einem TEXUS-Flug sechs Minuten Experimentier­zeit in Schwerelosigkeit zur Verfügung stehen, wollen die Wissenschaftler prüfen, wie lange sich der erhöhte Kalziumwert hält und ob es zu einer für Schwerelosigkeit spezifischen Schwankung des Kalziumgehaltes kommt.

DLR / DE